Наука Средневековья
С упадком Римской империи пресеклось развитие античной науки и техники — Европа погрузилась в хаос, сопровождавший становление новых государств и укрепление христианской веры. Христиане отвергли античное наследие как языческое, уничтожили центры научной мысли, многие технологии были утрачены. Хранителями античных знаний оставались Византия (Восточная Римская империя) и крепнувшие арабские государства, воспринявшие также достижения Китая и Индии. Лишь с X в. Европа начала перенимать и развивать сохранённые и приумноженные на Востоке знания. Наступала новая эпоха.
Алгебра — дар востока
Выдающийся арабский учёный Абу-Джафар ибн Муса ал-Хорезми (787- ок. 850) в трактате «Китоб ал-джебр» («Книга о восстановлении и противопоставлении») объединил и развил математические знания древних греков и индусов. Он нашёл способ решения уравнений с помощью «ал-джебр» — переноса членов из одной стороны уравнения в другую с изменением знака. Термин «ал-джебр» дал название науке алгебре, изначально посвящённой лишь методам решения уравнений. Латинский вариант имени ал-Хорезми — «алгоритм» — вошёл в математику как общее название всякой системы вычислений, выполняемых по строго определяемым правилам.
В XII в. труды ал-Хорезми стали известны в Европе и продвинули западную науку. Итальянский купец Леонардо Пизанский (Фибоначчи) (1170-1250), изучив арабскую и индийскую математику, написал «Книгу абака» («Книгу счёта»), ставшую учебником для последующих поколений. Фибоначчи описал действия над дробями, арифметическую и геометрическую прогрессии, числовую последовательность, в которой каждое последующее число равно сумме двух предыдущих чисел (числа Фибоначчи), решение линейных уравнений и извлечения корней и др. Теорию он дополнил примерами решений практических задач.
Немного физики и алхимии
Одним из немногих достижений средневековой физики стало изобретение хорезмским учёным Ахмедом ал-Бируни (973-1048) прибора для определения объёма и удельного веса тел.
Арабы продолжили дело александрийских алхимиков, отчасти заменив мистический подход к изучению веществ лабораторной техникой и методикой эксперимента. В XIII в. алхимия проникла в Европу, и одними из первых западных достижений в этой области были предложенный францисканским монахом Бонавентурой в 1270 г. новый способ получения «царской водки» — раствора нашатыря в азотной кислоте — и открытие его способности растворять золото.
Смертоносный результат поисков бессмертия
В Китае алхимия возникла самостоятельно как результат религиозно-философских учений, нацеленных на достижение бессмертия. Китайские алхимики сделали массу открытий в медицине, фармакологии и химии, экспериментируя с различными природными веществами. Использовали они и калиевую селитру — соль азотной кислоты (KNO3), образующуюся при разложении органических остатков, содержащих азот N и калий K, и окисляющуюся особыми бактериями.
Селитру добывали в соседней с Китаем Индии. С древности люди заметили, что селитра хорошо горит, и использовали её для розжига костров. Китайцы научились очищать индийскую селитру, делая её пригодной для изготовления лекарств и горючих смесей, а потом освоили искусственное производство этого редкого в природе вещества.
Китайские алхимики соединили селитру с другим горючим веществом — серой (S), месторождения которой есть почти повсюду. С серой экспериментировали ещё александрийские алхимики, с VII в. византийцы использовали её в горючей смеси «греческий огонь». Добавив к селитре и сере угольный порошок (С) в качестве топлива, китайцы в IX в. получили дымный (чёрный) порох — первое взрывчатое вещество.
Порох и металл
От китайцев секрет пороха узнали монгольские завоеватели, а потом и воевавшие с ними арабы. Через живущих в Испании арабов в XIII в. порох проник в Европу, где его состав первым описал английский учёный Р. Бэкон в 1242 г. Впервые в Европе порох применил испанский король в битве 1308 г. В 1330 г. немецкий монах Б. Шварц одним из первых наладил производство пороха в Европе. Развитая европейская металлургия позволила изготавливать орудийные стволы из железа, выдерживавшего взрыв порохового заряда, метавшего 200-килограммовое ядро на километр и более. Благодаря алхимикам и металлургам Европа обзавелась новым мощным оружием, определившим всё дальнейшее развитие истории.
Облегчённая готика
Раннее Средневековье, обогатив архитектуру новыми стилями — романским (римским) и византийским, — не привнесло в технологию строительства ничего принципиально нового. Основой конструкции оставались массивные стены, на которые опирались тяжёлые своды — цилиндрические, крестовые или купольные. В XII в. возник лёгкий и изящный готический стиль. Нагрузку сводов в готических зданиях принимала на себя не вся стена, а лишь её опорные части — контрфорсы — вертикальные выступы стены или отдельно стоящие опоры. Передавали нагрузку от свода к вертикальным контрфорсам аркбутаны — контрфорсы в виде наружных полуарок. Такие отдельные усиления позволили делать остальную часть стены тонкой.
Изменилась и конструкция самого свода. Вместо равномерной кладки из одинаковых по толщине кирпичей, камней или толстой бетонной стяжки в готическом своде нагрузку несли только опорные рёбра (нервюры) из многослойной кирпичной кладки. Промежутки между нервюрами — запалубки — не несли нагрузки и выкладывались лёгким кирпичом в один слой. Этот приём позволил перекрывать сводами огромные пространства и делать высокие потолки, экономя материал. Контрфорсы, аркбутаны и нервюры органично вписались в архитектуру, придав готическим зданиям характерные дробные черты.
Чудо гидротехники
Раздробленные средневековые государства не обладали возможностями единой и мощной Римской империи, и большие строительные проекты стали редкостью, перестали строить крупные оросительные системы, дамбы и водохранилища. Но и Средние века подарили гидротехническое чудо — город на воде, Венецию.
В V-VI вв. под натиском варваров племя венетов переселилось с побережья лагуны Адриатического моря на малопригодные для жизни болотистые островки в 4 км от материка. Острова затоплялись в приливы, и хижины переселенцев часто смывало в море. Дома строили заново на вбитых в землю сваях, осушали болота и боролись с приливами, отводя воду в море через прорытые каналы, укрепляя зыбкую почву сваями и насыпями из земли, добытой при рытье каналов.
Венецианцы редко строили набережные, ограничивая ширину каналов стенами домов, а берега укрепляли свайные фундаменты зданий. Каналы пронизали весь город и заменили улицы, городским транспортом стали лодки. В XII-XIV вв. на отвоёванных у моря 118 островах встали прекрасные дворцы, величественные храмы, раскинулись просторные площади. Эта красота прожила многие века, однако сейчас городу грозит затопление — природа берёт своё, и учёные всего мира ищут решение этой проблемы.
Печи и свечи
В раннем Средневековье замки и большие дома отапливались каминами — открытыми с одной стороны печами. Дым из каминов по дымоходу выходил через трубу на крыше. Камин и отапливал, и освещал помещение. Но копоть от каминов, дым и опасность пожара заставляли искать иные способы отопления.
Новым шагом в XV в. стала «русская» система отопления, при которой в отапливаемом помещении не было открытого огня. При отсутствии света от очага освещать помещение стали сальными свечами. Сначала салом (животным жиром) пропитывались стебли растений, папирус или бумага, потом фитиль стали облеплять твёрдой смесью жира, смолы, селитры и прочих добавок. Сальные свечи сильно коптили и неприятно пахли. Проблему решило изобретение в XV в. восковых свечей, которые отливались из пчелиного воска в форме цилиндров.
Арабское врачевание
В начале Средних веков лидером в области медицины был арабский мир. Продолжив путь античных врачей, арабы искали естественные причины болезней, на опыте индусов развивали хирургию, уделяли большое внимание гигиене. Выдающийся врач Востока Абу Али аль Хусейн ибн Абдаллах ибн Сина (Авиценна) (980-1037) написал лишённый мистики и домыслов строго научный труд «Каноны врачебной науки» о лечении многих болезней, профилактике и гигиене. В «Канонах» даны сведения по анатомии и хирургии, приведены рецепты сотен лекарств, ядов и противоядий. Многие открытия Авиценны актуальны и по сей день.
Тёмные века медицины
В Европе в это время медицину заменяла религия, больных лечили молитвами и кровопусканиями, хирургией занимались цирюльники. Забота о теле считалась грехом, из-за антисанитарии вспыхивали эпидемии. В XV в. медицину в Европе стали изучать по трудам Гиппократа, Галена, Цельса и Авиценны, медикам разрешили вскрывать трупы для изучения анатомии.
Леонардо да Винчи, Бартоломео Евстахий, Габриель Фаллопио сделали много открытий в анатомии, а целостное представление о строении человеческого тела дал выдающийся анатом А. Везалий (1514-1564). Но европейское лекарское искусство ещё топталось на месте. Одним из немногих прогрессивных врачей Средневековья был Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (1493-1551), взявший себе имя Парацельс — «превзошедший Цельса». Получив университетское образование, Парацельс отправился странствовать «в поисках своего искусства»: изучал лекарственные растения и минералы, перенимал опыт цирюльников, народных целителей и даже палачей и как практикующий врач добился больших успехов.
